Sciospec生物斷層成像設備介紹

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引言

近年來生物醫(yī)學成像技術得到長足發(fā)展。其中，電阻抗斷層成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)是一種新穎的生物成像技術，基本原理是通過給生物組織施加安全電流（小于 5mA），在生物組織內(nèi)形成電流場，測量物體表面的電壓，分析電磁場在體內(nèi)的響應，最后重構物體內(nèi)部的電導率分布圖像。

EIT技術自誕生以來，便被視為臨床醫(yī)學中重要的輔助成像工具，尤其是在的生物的監(jiān)測中，該技術目前已經(jīng)發(fā)展到了與臨床應用十分接近的階段。EIT的無創(chuàng)、無輻射、便攜、可進行功能性成像等優(yōu)點使其廣泛應用于醫(yī)學、地質(zhì)勘探等成像領域。近期，國內(nèi)外很多大型研究機構已經(jīng)將EIT技術應用于監(jiān)測呼吸機誘發(fā)或伴隨機械損傷的相關研究中。因此，利用 EIT技術在生物組織的相關研究中變得尤為重要。而且，在與X-CT、核磁共振成像、超聲波成像的對比中，EIT成像成本低廉、操作簡單以及對人體幾乎沒有損失，得到了眾多研究者的青睞。

表 1-1：對各種醫(yī)學成像技術進行對比

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EIT 系統(tǒng)的組成

EIT 系統(tǒng)主要由硬件平臺以及軟件成像算法構成，硬件平臺主要負責數(shù)據(jù)測量，在正弦信號的激勵下，從表面獲取信號并解調(diào)出能反應生物組織電導率分布的數(shù)值，后期在軟件重構成像算法中得到圖像。

圖1-1：EIT的簡要測量模型

上海昊量光電設備有限公司代理的德國Sciospec公司的EIT設備，為國內(nèi)外科研院所提供了多種類型的設備，包括單通道、多通道的EIS設備和不同電極的EIT設備。我們的EIT設備的特點如下：我們的EIT設備以16電極為主，可以實現(xiàn)32、64、128以及256電極的測試，且是獨立通道。測試時間快，實時傳輸幀率最高可達100fps，精度達到±100ppm。設備測試范圍在100Hz 到1MHz，測試精度可以達到±100ppm (at 25°C)，電流范圍可以控制在100nA到10mA，控制精度達到2.81μA。此EIT設備還有醫(yī)療級IsoIOport隔離同步模塊，醫(yī)療級隔離IO接口，醫(yī)療級電源和醫(yī)療級等各種隔離保護的能力，來保障使用者安全使用。

設備詳細參數(shù)如下：

激勵和測試頻率

激勵電流

測量時間

頻率掃描設置

注入/激勵模式掃描設置

表 1-2

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EIT的使用方法展示

圖1：設備前后面板，測試通道16*2

圖2：實驗過程，水缸以及插在水缸上的16個電極，可以支持32個通道

圖2為現(xiàn)場測試，在我們連接好設備，打開軟件，做好校準后，就可以用Sciospec設備來測試生物的電阻抗，結(jié)果會以成像的形式展現(xiàn)給我們，從而更直觀的將生物體內(nèi)與電阻抗有關的特性（比如說病變）體現(xiàn)出來。以下展示利用EIT設備測試不同物體的表現(xiàn)。

圖3：實驗數(shù)據(jù)界面展示

圖4：在水缸中測量橘子實時阻抗圖像展示

紅色的部分勾勒出物體的大致形態(tài)，且紅色部分會隨著物體的變化而不斷移動位置，這個變化的快慢取決于采集圖像幀的速度。設備的通道數(shù)越多，成像的清晰度就會越高。

圖5：特別設計的EIT芯片，用于微流控測試

圖6：利用EIT芯片測試物體實時圖像

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總結(jié)

電阻抗斷層成像技術相對其它的成像技術，具有自身的優(yōu)勢。在未來的生物成像領域研究中定會發(fā)揮巨大的作用。Sciospec公司提供商用化的EIT設備，設備性能優(yōu)越，是研究者提供實驗的高效武器，同時設備類型多種多樣，針對不同客戶的需求提供OEM定制品。